水利工程論文-北方某取水工程水錘計算及水錘防護建議.doc

水利工程論文-北方某取水工程水錘計算及水錘防護建議摘要：本文采用計算機模擬北方某城市取水工程的停泵水錘工作情況。并根據(jù)模擬結(jié)果，提出了泵房和輸水管線設(shè)計中應(yīng)注意的問題以及停泵水錘的防護措施。關(guān)鍵詞：水錘計算水錘防護1.取水工程基本情況北方某市引黃工程取水泵房設(shè)計建設(shè)于黃河岸邊，一期設(shè)計最大取水流量3.36m3/s（兩大一小三臺水泵并聯(lián)運行）。原水輸水管道總長度為2731.07m，分別為DN1600鋼管（L=640m）和球墨鑄鐵管（L=2091.07m），起點(吸水井最低水位500.0m)與終點（穩(wěn)壓井堰上水位587.3m）的最大幾何高差為87.3m。整個輸水管線縱坡從泵房至水廠呈較為均勻的上升，平均坡度為2.76%，其中在0+640號和2+140號樁的縱坡有一定的變化；在平面走向方面，有三個轉(zhuǎn)折點，其Gy1、Gy2和Gy3的轉(zhuǎn)折角度分別為153、118和134。該取水泵房（一期）設(shè)計配備四臺水泵，具體參數(shù)如下表所示：設(shè)備機組水泵電機備注型號Q(m3/s)H(m)n（r/min）型號P（Kw）n（r/min）大同步S1-500.800C1.2393985TTK1600-616001000一臺小同步S1-500.800C0.993985TTK1250-612501000一臺大異步S1-500.800C1.2393985YYK630-616001000一臺小異步S1-500.800C0.993985YYK630-612501000一臺運行狀況：夏季2大（同1+異1）+1小（同1），最不利情況冬季2?。ㄍ?+異1）+1大（同1）2.主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)水泵和電機制造廠提供的設(shè)備參數(shù)，主要設(shè)備的轉(zhuǎn)動慣量如下：設(shè)備機組水泵及聯(lián)軸器電機合計（kg.m2）型號轉(zhuǎn)動慣量(kg.m2)型號及功率轉(zhuǎn)動慣量（kg.m2）大同步S1-500.800C145.6TKK1600-6/1180，1600kw195340.6小同步S1-500.800C133.6TkK1250-6/1180，1250kw165298.6大異步S1-500.800C145.6YKK630-6，1600kw157302.6小異步S1-500.800C133.6YKK630-6，1250kw150283.63.水錘計算數(shù)學(xué)模型和方法根據(jù)GB/T-50265-97泵站設(shè)計規(guī)范第9.3條規(guī)定：有可能發(fā)生水泵危害的泵站均應(yīng)進行事故停泵水錘計算。在初步設(shè)計階段和施工圖階段，宜采用特征線法或其它精度比較高的計算方法進行計算。水錘計算的特征線法的基本原理就是按照彈性水拄理論，建立管道瞬變流（水錘）過程的運動方程和連續(xù)方程（這兩個方程是雙曲線族偏微分方程）。經(jīng)過簡化求解，得到水錘計算最重要的基礎(chǔ)方程。這個方程組的基本意義是管路系統(tǒng)中任何一點的壓力和速度與直接波和反射波的相互作用有關(guān)，而直接波和反射波的傳遞在坐標軸中的表現(xiàn)形式為射線，即特征線。將上述基礎(chǔ)方程經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為便于計算機計算的的特殊方程就可以通過計算機模擬各種工況下的水錘情況。4.水錘模擬計算結(jié)果4.1無閥管路水錘工況4.1.1夏季運行（兩大一小并聯(lián)運行）從表示水錘壓力和水泵工況的兩份圖表（圖-1、圖-2）可以得知：項目水泵最大升壓值(m)水泵最大降壓值(m)水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(Nn)最大倒流量(m3/s)數(shù)值114.67-2.9-1.28-2.9對應(yīng)發(fā)生時刻(s)18.25.4618.212.744.1.2冬季運行（兩小一大并聯(lián)運行）從表示水錘壓力和水泵工況的兩份圖表（圖-3、圖-4）可以得知：項目水泵最大升壓值(m)水泵最大降壓值(m)水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(Nn)最大倒流量(m3/s)數(shù)值114.66-2.25-1.26-2.65對應(yīng)發(fā)生時刻(s)14.565.4616.3812.744.2普通止回閥管路水錘工況4.2.1夏季運行（兩大一小并聯(lián)運行）從表示水錘壓力和水泵工況的兩份圖表（圖-5、圖-6）可以得知：項目水泵出口總管最大升